高中物理電功和電功率教學(xué)教案.doc

高中物理電功和電功率教學(xué)教案（一）知識目標(biāo)1、知道電功是指電場力對自由電荷所做的功，做功的過程是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能量的過程。2、理解電功、電功率的概念及表達(dá)式的物理意義并能用電功的公式進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算。3、了解額定電壓、額定功率、實(shí)際功率的意義。4、知道電功率、熱功率的聯(lián)系和區(qū)別（二）能力目標(biāo)1、通過燈泡工作功率的演示，培養(yǎng)學(xué)生觀察能力和利用實(shí)驗(yàn)分析和處理實(shí)際問題的能力。（三）情感目標(biāo)1、通過演示實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)學(xué)生對物理實(shí)驗(yàn)的重視，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。2、通過電能和其他能的轉(zhuǎn)化和守恒規(guī)律的講解進(jìn)一步滲透辨論唯物主義觀點(diǎn)的教育和節(jié)約能源勤儉節(jié)約的優(yōu)良傳統(tǒng)。3、通過燈泡實(shí)際功率的演示，對學(xué)生進(jìn)行安全意識教育。教學(xué)設(shè)計(jì)方案電功、電功率一、教學(xué)目標(biāo)1、理解電功、電功率的概念，公式的物理意義。2、了解實(shí)際功率和額定功率。3、了解電功和電熱的關(guān)系。4、了解公式 （ ）和 （ ）的適用條件。5、知道非純電阻電路中電能與其他形式能轉(zhuǎn)化關(guān)系，電功大于電熱。6、能運(yùn)用能量轉(zhuǎn)化與守恒的觀點(diǎn)解決簡單的含電動(dòng)機(jī)的非純電阻電路問題。二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析1、教學(xué)重點(diǎn)在于區(qū)別并掌握電功和電熱的計(jì)算。2、難點(diǎn)主要在學(xué)生對電路中的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系缺乏感性認(rèn)識，接受起來比較困難。三、主要教學(xué)過程（）提出問題，引入新課1、通過前面的學(xué)習(xí)，可知導(dǎo)體內(nèi)自由電荷在電場力作用下發(fā)生定向移動(dòng)，電場力對定向移動(dòng)的電荷做功嗎？（做功，而且做正功）2、電場力做功將引起能量的轉(zhuǎn)化，電能轉(zhuǎn)化為其他形式能，舉出一些大家熟悉的例子。電能機(jī)械能，如電動(dòng)機(jī)。電能內(nèi)能，如電熱器。電能化學(xué)能，如電解槽。本節(jié)課將重點(diǎn)研究電路中的能量問題。（二）教學(xué)過程設(shè)計(jì)1、電功（1）定義：電路中電場力對走向移動(dòng)的電荷所做的功，簡稱電功，通常也說成是電流的功。（2）實(shí)質(zhì)：能量的轉(zhuǎn)化與守恒定律在電路中的體現(xiàn)。電能通過電流做功轉(zhuǎn)化為其他形式能。上一章里學(xué)過電場力對電荷的功，若電荷 在電場力作用下從A搬至B，AB兩點(diǎn)間電勢差為 ，則電場力做功 。對于一段導(dǎo)體而言，兩端電勢差為 ，把電荷 從一端搬至另一端，電場力的功 ，在導(dǎo)體中形成電流，且 ，（在時(shí)間間隔 內(nèi)搬運(yùn)的電量為 ，則通過導(dǎo)體截面電流為 ， ），所以 。這就是電路中電場力做功即電功的表達(dá)式。（3）表達(dá)式： 說明：表達(dá)式的物理意義：電流在一段電路上的功，跟這段電路兩端電壓、電路中電流強(qiáng)度和通電時(shí)間成正比。適用條件： 、 不隨時(shí)間變化恒定電流。（4）單位：電流單位用安培（A），電壓單位用伏（V），時(shí)間單位用秒（S），則電功的單位是焦耳（J）。（5）電功率表達(dá)式： 物理意義：一段電路上功率，跟這段電路兩端電壓和電路中電流強(qiáng)度成正比。單位：功的單位用焦耳（J），時(shí)間單位用秒（s），功率單位為瓦特（W）。1W=1Js這里應(yīng)強(qiáng)調(diào)說明：推導(dǎo)過程中沒用到任何特殊電路或用電器的性質(zhì)，電功和電功率的表達(dá)式對任何電壓、電流不隨時(shí)間變化的電路都適用。再者，這里 是電場力做功，是消耗的總電能，也是電能所轉(zhuǎn)化的其他形式能量的總和。電流在通過導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體要發(fā)熱，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。這就是電流的熱效應(yīng)，描述它的定量規(guī)律是焦耳定律。學(xué)生一般認(rèn)為， ，又由歐姆定律， ，所以得出 ，電流做這么多功，放出熱量 。這里有一個(gè)錯(cuò)誤，可讓學(xué)生思考并找出來。錯(cuò)在 ，何以見得電流做功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能增量？有無可能同時(shí)轉(zhuǎn)化為其他形式能？英國物理學(xué)家焦耳，經(jīng)過長期實(shí)驗(yàn)研究后提出焦耳定律。2、焦耳定律電流熱效應(yīng)（1）內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量，跟電流強(qiáng)度的平方、導(dǎo)體電阻和通電時(shí)間成正比。（2）表達(dá)式： 對于導(dǎo)體而言，根據(jù)歐姆定律， ，所以 ，電流做功完全用來生熱，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。（3）說明：焦耳定律表明，純電阻電路中電流做功完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，同時(shí)，有電阻的電路中電流做功會(huì)引起內(nèi)能的增加，且電熱 。（4）簡單介紹產(chǎn)生焦耳熱的原因：金屬中自由電子在電場力作用下定向移動(dòng)，由于電場做功，電子動(dòng)能增加，但不斷地與晶格（原子核點(diǎn)陣）碰撞，不斷把能量傳給晶格，使晶格中各粒子在平衡位置附近的熱運(yùn)動(dòng)加劇，從而溫度升高。（5）純電阻電路中的電功和電功率電功 ，對所有電路中電阻的生熱都適用。結(jié)合純電阻電路歐姆定律 ， 電功率 ，對所有電路中電阻的電熱功率都適用。結(jié)合純電阻電路歐姆定律 3、非純電阻電路中的電功和電功率（以含電動(dòng)機(jī)電路為例）非純電阻電路中，電能與其他形式能轉(zhuǎn)化的關(guān)系非常關(guān)鍵。以電動(dòng)機(jī)為例，電動(dòng)機(jī)電路如圖所示，電動(dòng)機(jī)兩端電壓為 ，通過電動(dòng)機(jī)電流為 ，電動(dòng)機(jī)線圈電阻為 ，則電流做功或電動(dòng)機(jī)消耗的總電能為 ，電動(dòng)機(jī)線圈電阻生熱 ，電動(dòng)機(jī)還對外做功，把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能， 是電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能?？紤]每秒鐘內(nèi)能量轉(zhuǎn)化關(guān)系，即功率，只要令上述各式中 =1s即可，可得總功率 ，電熱功率 ，輸出功率 ，三者關(guān)系是 。4、額定功率和實(shí)際功率為了使用電器安全、正常地工作，對用電器工作電壓和功率都有規(guī)定數(shù)值。（1）額定功率：用電器正常工作時(shí)所需電壓叫額定電壓，在這個(gè)電壓下消耗的功率稱額定功率。一般說來，用電器電壓不能超過額定電壓，但電壓低于額定電壓時(shí)，用電器功率不是額定功率，而是實(shí)際功率。（2）實(shí)際功率 ， 、 分別為用電器兩端實(shí)際電壓和通過用電器的實(shí)際電流。（三）復(fù)習(xí)鞏固:某一用直流電動(dòng)機(jī)提升重物的裝置如上圖所示，重物質(zhì)量 kg，電源提供恒定電壓 ，不計(jì)各處摩擦，當(dāng)電動(dòng)機(jī)以 的恒定速度向上提升重物時(shí)，電路中電流強(qiáng)度 =5A，求電動(dòng)機(jī)線圈電阻 （ ）（4）擴(kuò)展資料熒光燈比白熾燈省電熒光燈，其管壁上涂有熒光物質(zhì)，管內(nèi)裝了一些氛和水銀蒸汽，當(dāng)電流通過時(shí)，這些氣體就發(fā)出了看不見的紫外線，紫外線射到熒光粉上就發(fā)出光。日光燈也是一種熒光燈，其溫度大約僅40到50，而白熾燈需要電流把燈絲加熱到2500左右才發(fā)光其中大約只有78的能量變成可見光。由此可見，熒光燈耗電比白熾燈少，另外發(fā)光的效率約是白熾燈的4倍。探究活動(dòng)1、調(diào)查電路設(shè)計(jì)中采用了那些方法來減小導(dǎo)線上的電能損耗。2、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：驗(yàn)證 典型例題對于純電阻電路電功率公式的靈活運(yùn)用例1為了使電爐消耗的電功率減小到原來的一半，應(yīng)采取下列哪些措施（ ）A、保持電阻不變，使電流減半B、保持電阻不變，使電壓減半C、保持電爐兩端電壓不變，使其電阻減半D、使電壓和電阻備減半分析解答：電爐是純電阻電器，電功率可表示為： 電阻一定時(shí)，使電流減半，由 知，電功率減為原來的1/4，可見A錯(cuò)；同理，使電壓減半，由 知，電功率也為原來的1/4，故B錯(cuò) 當(dāng)電壓不變，電阻減半時(shí)，由 知，電功率變?yōu)樵瓉淼?倍，可見C錯(cuò)由 知，當(dāng) 和 各減半時(shí)，電功率變?yōu)樵瓉淼?/2，可見D正確 答：正確答案為D注意：本題中，當(dāng)電阻不變，電壓減半時(shí)，由 知，通過電爐的電流也減半；當(dāng)電阻不變，電流減半時(shí)，由 知，加在電爐兩端的電壓也減半根據(jù) 知，A、B均錯(cuò)誤關(guān)于用電器正常工作時(shí)的有關(guān)物理量的求解例2 燈 與電動(dòng)機(jī)D并聯(lián)，燈 上標(biāo)有200W字樣，電動(dòng)機(jī)D上標(biāo)有2000W字樣，當(dāng)電源兩端A、B加上220V電壓時(shí)，燈和電動(dòng)機(jī)均正常工作，求：電燈正常工作時(shí)的電阻分析解答：因?yàn)殡姛羰羌冸娮栌秒娖鳎噪姛粽９ぷ鲿r(shí)的功率可表示為 ,燈正常工作時(shí) =200W，根據(jù) 知，只要求出燈正常工作時(shí)的電流，即可求出電燈正常工作時(shí)的電阻對電路所有用電器，利用 可求得電路中的電流強(qiáng)度整個(gè)電路用電器正常工作的總功率為： ，由于電壓 =220V根據(jù) 得，電路中的電流強(qiáng)度 對燈 由 得燈正常工作時(shí)的電阻 即燈正常工作時(shí)的電阻為 。遠(yuǎn)距離輸電為什么